Calpain1 抑制剂：改善肾小管间质纤维化的新希望 —— 来自肾消耗病（Nephronophthisis）的研究

时间：2025年5月4日

来源：Molecular Medicine

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肾消耗病（Nephronophthisis，NPH）常致儿童肾衰竭，其肾小管间质纤维化机制不明。研究人员探究 NPH 中肾小管间质纤维化发病机制，发现 Calpain1 上调会损害自噬 - 溶酶体途径并诱导纤维化，抑制 Calpain1 可改善该状况，为 NPH 治疗提供新靶点。

在肾脏疾病的研究领域，肾消耗病（Nephronophthisis，NPH）一直是一个令人头疼的难题。它属于肾纤毛病范畴，是导致儿童肾衰竭最常见的遗传性疾病。想象一下，那些本该充满活力、快乐成长的孩子们，却因为这种疾病，小小年纪就承受着肾脏功能逐渐衰退的痛苦，面临着透析的高昂费用和肾移植供体短缺的困境，这给他们的家庭和整个医疗体系都带来了巨大的挑战。

目前，虽然已经发现了超过 26 种与 NPH 相关的致病基因，其中 NPHP1 最为常见，但对于 NPH 中早期发生且逐渐进展的肾小管间质纤维化的分子机制，科学家们还知之甚少。而弄清楚这一机制，对于改善慢性肾病的进程、降低终末期肾病的风险至关重要。在这样的背景下，南方医科大学南方医院儿科等多个单位的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《Molecular Medicine》杂志上。

为了深入探究 NPH 中肾小管间质纤维化的发病机制，寻找早期干预的靶点，研究人员采用了多种关键技术方法。他们构建了 Nphp1 基因敲除的小鼠模型，并从 NPH 患者和健康人尿液中分离出肾上皮细胞。利用 RNA 测序（RNA - Seq）技术分析小鼠肾脏的转录组变化，同时运用 Western blot、免疫荧光、免疫组化染色等方法检测相关蛋白的表达，还借助透射电镜（TEM）观察细胞和组织的超微结构以及自噬状态。

研究结果如下：

Calpain1 在 NPH 中上调：通过 RNA 测序分析，研究人员发现 Capn11 是 NPH 模型小鼠肾脏中差异表达基因（DEGs）前 20 中的一员，RT - qPCR 进一步验证了其在 NPH 模型肾组织中的表达升高。由于小鼠和人类的物种差异，研究人员聚焦于与 Capn11 序列同源性最高的 Calpain1。结果发现，NPH 患者肾小管上皮细胞中 Calpain1 增加，且主要分布在近端肾小管上皮细胞。在 NPH 模型小鼠肾脏和 NPHP1 基因敲低的 HK2 细胞中，也证实了 Calpain1 的上调。
NPH 模型中自噬 - 溶酶体途径受损：通路富集分析显示，自噬和溶酶体途径是 NPH 小鼠肾脏转录组中前 20 的通路。研究发现，NPHP1 基因敲低的 HK2 细胞和 Nphp1 基因敲除的小鼠肾脏中，内源性 LC3B - II 水平显著升高，但溶酶体标记物 LAMP1 和 LAMP2 蛋白水平明显下降，LysoTracker 信号变弱，自噬体数量减少。这些结果表明，NPH 模型中自噬通量受损，即自噬 - 溶酶体途径存在障碍。
自噬 - 溶酶体途径受损诱导肾小管间质纤维化：在 NPHP1 基因敲低的 HK2 细胞和 Nphp1 基因敲除的小鼠肾脏中，研究人员检测到上皮特异性基因表达降低，间充质特异性基因表达增加。用 Bafilomycin A1 抑制溶酶体后，肾小管间质纤维化表型更加严重。这说明 NPH 模型中自噬通量受损会诱导肾小管间质纤维化。
Calpain1 抑制改善 NPH 模型中的自噬 - 溶酶体途径：研究人员用 Calpain1 抑制剂 Calpeptin 处理 NPH 模型，发现 p62 积累，Lysotracker 信号增强，LAMP1 和 LAMP2 丰度增加，LC3B 水平降低，自噬体和自溶酶体数量增多。这表明 Calpain1 抑制能够改善 NPH 模型中自噬 - 溶酶体途径的功能。
Calpain1 抑制减轻 NPH 模型中的肾小管间质纤维化：经过 Calpeptin 处理后，NPHP1 基因敲低的 HK2 细胞中间充质标记物水平下降。在 Nphp1 基因敲除的小鼠肾脏中，β - catenin 和 E - cadherin 水平升高，FSP1 和 Collagen I 水平降低，Masson 染色显示肾小管间质纤维化表型得到改善。这充分说明 Calpain1 抑制对 NPH 模型中的肾小管间质纤维化具有明显的改善作用。

综合以上研究结果，研究人员得出结论：Calpain1 介导的自噬 - 溶酶体途径紊乱可能是 NPH 中肾小管间质纤维化的重要原因。抑制 Calpain1 不仅可以增强自噬 - 溶酶体途径，还能改善 NPH 模型中肾小管间质纤维化的表型。这一发现为 NPH 的诊断和治疗提供了新的潜在靶点，具有重要的临床意义。

在讨论部分，研究人员进一步阐述了 Calpain1 在多种生物学过程中的作用。Calpain1 所属的 Calpain 家族参与细胞周期维持、细胞运动、信号转导等多个过程，还能通过多种途径影响细胞死亡和线粒体功能。在自噬方面，Calpain 家族可以裂解 Beclin - 1、ATG5、LAMP2 等蛋白，从而影响自噬活动。此外，研究还发现自噬 - 溶酶体途径与肾小管间质纤维化之间存在密切联系，自噬 - 溶酶体途径受损可能通过多种机制，如影响纤连蛋白的周转、激活 NLRP3 炎性小体、促进上皮 - 间充质转化（EMT）等，诱导肾小管间质纤维化。不过，研究也存在一些尚未解决的问题，比如 Calpain1 在 NPH 中诱导肾小管间质纤维化是否仅通过自噬 - 溶酶体途径，以及 Calpain1 在 NPH 中升高的上游机制等，这些都为后续研究指明了方向。

总的来说，这项研究为我们深入理解 NPH 的发病机制提供了新的视角，Calpain1 有望成为 NPH 治疗的关键靶点，为改善 NPH 患者的预后带来了新的希望，也为肾脏疾病的研究领域开辟了新的研究方向，激励更多科研人员在这个领域不断探索，攻克更多难题。